Inhoud

Assimilatie (fotosynthese)

• Is er voor de omzetting van glucose in zetmeel in het blad van een groene plant licht nodig of kan deze omzetting ook in het donker plaatsvinden?
• Welke lichtabsorberende stoffen bevat bladgroen?
• Welk verband bestaat er tussen de lichtintensiteit en de snelheid van de fotosynthese?
• Wat is het verband tussen temperatuur en de snelheid van de fotosynthese?
• Bij welke lichtintensiteit ligt het compensatiepunt van .....(naam plant)?
• Bij welke kleur licht werkt de fotosynthese het beste?
• Welke kleuren licht worden door bladgroen het beste geabsorbeerd?
• Wat is de invloed van de CO₂-concentratie op de snelheid van de fotosynthese?
• Hoe hittegevoelig zijn de stoffen in een plant die bij lichtreactie en de donkerreactie van de fotosynthese betrokken zijn?
• Fotosynthese meten in algenballetjes.

Dissimilatie (gisting)

• Hoeveel ml. zuurstof gebruikt een kiemend zaad van ..... (naam plant) per tijdseenheid?
• Wat is de invloed van zuurstofgebrek op de ademhalingsquotiënt van kiemende zaden?
• Komt er bij gistende cellen energie in de vorm van warmte vrij?
• Wat is de invloed van keukenzout en de snelheid van de gisting?
• Kunnen gistcellen in een aëroob milieu suiker volledig afbreken?
• Wat is de invloed van de temperatuur op het gistingsproces?
• Kunnen gistcellen (bakkersgist) behalve glucose ook sacharose (=sucrose), maltose, lactose en zetmeel als brandstof gebruiken?
• Wat is de invloed van de zuurgraad op de omzetting van suiker door bakkersgist?
• Wat is de invloed van de ethanol concentratie op het gistingsproces?

Aanwijzingen onderzoek
Techniekkaart 9.4: Aanwijzingen experimenteel onderzoek
Techniekkaart 9.10: Werkplan
Techniekkaart 9.11: Formuleren van hypothese

 

Dissimilatie - Assimilatie

1. Zuurstofgebruik kiemende zaden

Hoeveel ml. zuurstof gebruikt een kiemend zaad van ..... (naam plant) per tijdseenheid?

Zaden hebben nog geen bladgroen. De kiemplantjes verbranden zetmeel dat in de zaadlobben zit. Onder aërobe omstandigheden wordt er evenveel CO₂ geproduceerd als zuurstof gebruikt.
De vrijkomende koolstofdioxide kan worden geabsorbeerd door KOH-korrels (gevaarlijk met handschoenen werken!!!).

Als CO₂ en/of O₂ sensoren aanwezig zijn, kan het onderzoek ook uitgevoerd worden met IP-coach of Labquest.

Celademhaling (VWO)

Techniekkaart 6.1
Techniekkaart 6.2
Techniekkaart onderbouw: kieming van zaden

Experimenteel onderzoek doen; techniekkaart 9.4
Maken van een hypothese: techniekkaart 9.11
Werkplan: techniekkaart 9.10

Dissimilatie - Assimilatie

2. Bepaling ademhalingsquotiënt

Wat is de invloed van zuurstofgebrek op de ademhalingsquotiënt van kiemende zaden?

Zaden hebben nog geen bladgroen. De kiemplantjes verbranden zetmeel dat in de zaadlobben zit. Onder aërobe omstandigheden wordt er evenveel CO₂ geproduceerd als zuurstof gebruikt (RQ=1).

Deze verhouding (V CO₂/V O₂) noemt men de ademhalingsquotiënt of de RQ.

Als CO₂ en O₂ sensoren aanwezig zijn, kan het onderzoek ook uitgevoerd worden met IP-coach of Labquest.

Celademhaling (VWO)

Techniekkaart 6.1
Techniekkaart 6.2
Techniekkaart onderbouw: kieming van zaden

Experimenteel onderzoek doen; techniekkaart 9.4
Maken van een hypothese: techniekkaart 9.11
Werkplan: techniekkaart 9.10

Dissimilatie - Assimilatie

3. Vorming van zetmeel

Is er voor de omzetting van glucose in zetmeel in het blad van een groene plant licht nodig of kan deze omzetting ook in het donker plaatsvinden?

Dit experiment kan worden uitgevoerd met schijfjes blad die in water worden gelegd.
Je moet zeker weten dat je blad hebt dat vrij is van zetmeel.
De proef moet natuurlijk in het donker uitgevoerd worden. Omdat een plant in het donker geen glucose kan maken, moet dit aan het water toegevoegd worden. In verband met osmotische problemen mag de concentratie niet te hoog zijn (bijv.5%).
Denk bij de uitvoering aan de juiste controleproeven!

Fotosynthese

Techniekkaart 2.1

Experimenteel onderzoek doen; techniekkaart 9.4
Maken van een hypothese: techniekkaart 9.11
Werkplan: techniekkaart 9.10

Dissimilatie - Assimilatie

4. Chromatografie - samenstelling chlorofyl

 

Welke lichtabsorberende stoffen bevat bladgroen?

Als bladeren enige tijd in aceton gelegd worden (brandbaar!), dan worden de bladeren wit en de oplossing groen. Het bladgroen is door de aceton uit de bladgroenkorrels geëxtraheerd.
Mengsels van stoffen kunnen gescheiden worden m.b.v. chromatografie.
Na de scheiding kunnen de gezuiverde stoffen met de spectrofotometer onderzocht worden probleemkaart nr. 13).

Dit experiment moet in de zuurkast bij scheikunde uitgevoerd worden.

Als uitbreiding kunnen ook herfstbladeren onderzocht worden.

Fotosynthese

Techniekkaart 2.2
Techniekkaart 2.8
Techniekkaart 10.2

Experimenteel onderzoek doen; techniekkaart 9.4
Maken van een hypothese: techniekkaart 9.11
Werkplan: techniekkaart 9.10

Dissimilatie - Assimilatie

5. Invloed van licht op de fotosynthese

Welk verband bestaat er tussen de lichtintensiteit en de snelheid van de fotosynthese?

De snelheid van de fotosynthese kan o.a. gemeten worden aan de hand van het aantal vrijkomende zuurstofbelletjes uit een waterplant.
Het aantal zuurstofbelletjes per minuut is dan een maat voor de fotosynthese.
De lichtintensiteit kan gemeten worden met een lichtmeter.
Tijdens het experiment moet er zorgvuldig voor gewaakt worden dat alle omstandigheden die een beperkende factor van de fotosynthese kunnen zijn constant blijven. Alleen de lichtintensiteit mag veranderd worden. Werk in een waterbad of in een klimaatkamer.

Techniekkaart 2.3
Techniekkaart 2.4
Techniekkaart 2.5

Experimenteel onderzoek doen; techniekkaart 9.4
Maken van een hypothese: techniekkaart 9.11
Werkplan: techniekkaart 9.10

Dissimilatie - Assimilatie

6. Invloed van de temperatuur op de fotosynthese

Wat is het verband tussen temperatuur en de snelheid van de fotosynthese?

De snelheid van de fotosynthese kan o.a. gemeten worden aan de hand van het aantal vrijkomende zuurstofbelletjes uit een waterplant. Het aantal zuurstofbelletjes per bijvoorbeeld minuut is dan een maat voor de snelheid van de fotosynthese.
De lichtintensiteit kan gemeten worden met een lichtmeter.
Tijdens het experiment moet er zorgvuldig voor gezorgd worden dat alle omstandigheden die een beperkende factor van de fotosynthese kunnen zijn constant blijven. Alleen de temperatuur mag veranderd worden. Werk daarom in een waterbad of de klimaatkamer.

Techniekkaart 2.3
Techniekkaart 2.4

Experimenteel onderzoek doen; techniekkaart 9.4
Maken van een hypothese: techniekkaart 9.11
Werkplan: techniekkaart 9.10

Dissimilatie - Assimilatie

7. Compensatiepunt

Bij welke lichtintensiteit ligt het compensatiepunt van .....(naam plant)?

Planten hebben overdag fotosynthese en dissimilatie. Voor de fotosynthese is CO₂ nodig en bij de dissimilatie wordt CO₂ geproduceerd. Bij een bepaalde hoeveelheid licht gaan beide processen precies even snel en vindt er via de huidmondjes geen gaswisseling plaats, dat is het compensatie punt.

De aanwezigheid van CO₂ in water kan vrij eenvoudig aangetoond worden met een CO₂indicator.
Dit is een kleurstof die in een omgeving met veel koolstofdioxide een andere kleur heeft dan in een omgeving met weinig koolstofdioxide.
Deze proef kan worden uitgevoerd met stukjes waterplant die in de indicator worden gedaan of met een los blad in een afgesloten reageerbuis waarin zich een laagje indicator bevindt. Het kan ook met een sparrentak (kerstboom !!) Denk vooral aan de juiste controleproeven!
De verkleuring van de indicator kan eventueel met de colorimeter gemeten worden.

Een andere mogelijkheid om het compensatiepunt te vinden is het meten van de CO₂ concentratie van de lucht gedurende een bepaalde tijd in een afgesloten ruimte. Dat is mogelik als de school beschikt over een CO₂ sensor. In dat geval kan voor het onderzoek een landplant gebruikt worden.

Techniek apparaten10.1 (colorimeter)
Techniek 2.10
Techniek: 5.2

Experimenteel onderzoek doen; techniekkaart 9.4
Maken van een hypothese: techniekkaart 9.11
Werkplan: techniekkaart 9.10

Dissimilatie - Assimilatie

8. Productie van warmte door gistcellen

Komt er bij gistende cellen energie in de vorm van warmte vrij?

Gist is een eencellige schimmel.
Gistcellen kunnen suiker gedeeltelijk afbreken om energie te krijgen voor alle stofwisselingsprocessen.
In het lichaam van een mens heeft de afbraak van suiker tot gevolg dat een deel van de energie vrijkomt in de vorm van warmte.
De gisting moet worden uitgevoerd in zeer goed geïsoleerde flessen, bijvoorbeeld thermosflessen.
De temperatuur moet gedurende een langere tijd gemeten worden bijvoorbeeld met IP-Coach.
Denk aan de juiste controleproeven.

Experimenteel onderzoek doen; techniekkaart 9.4
Maken van een hypothese: techniekkaart 9.11
Werkplan: techniekkaart 9.10

Dissimilatie - Assimilatie

9. Invloed van keukenzout op gisting

Wat is de invloed van keukenzout en de snelheid van de gisting?

Bakkers gebruiken gist om het deeg te laten rijzen. Aan het deeg wordt zout (NaCl) toegevoegd. Zout veroorzaakt een osmotische waarde.
Gist is een eencellige schimmel.

Techniekkaart 2.6
Techniekkaart 2.7
Techniekkaart 12.1 verdunningen
Techniekkaart 12.2 oplossingen (zie ook computerprogramma 'verdunningen')

Experimenteel onderzoek doen; techniekkaart 9.4
Maken van een hypothese: techniekkaart 9.11
Werkplan: techniekkaart 9.10

Dissimilatie - Assimilatie

10. Gisting met en zonder zuurstof

Kunnen gistcellen in een aëroob milieu suiker volledig afbreken?

Gist is een eencellige schimmel.
Gistcellen kunnen suiker gedeeltelijk afbreken om energie te krijgen voor alle stofwisselingsprocessen.
De gistcellen kunnen de suiker gedeeltelijk afbreken tot CO₂ en alcohol zonder het gebruik van zuurstof (alcoholgisting). Als ze suiker volledig kunnen afbreken met zuurstof dan moeten de gistcellen mitochondriën hebben.
Water kan zuurstofarm gemaakt worden door het langere tijd te koken. Zuurstof lost slecht op in water en hoe hoger de temperatuur hoe minder zuurstof erin opgelost kan worden.
Water kan bij kamertemperatuur zuurstofarm gemaakt worden door lucht weg te zuigen met de waterstraalpomp.

Techniekkaart 2.6
Techniekkaart 2.7

Experimenteel onderzoek doen; techniekkaart 9.4
Maken van een hypothese: techniekkaart 9.11
Werkplan: techniekkaart 9.10

Dissimilatie - Assimilatie

11. Invloed van de temperatuur op gisting

Wat is de invloed van de temperatuur op het gistingsproces?

Veel levensprocessen zijn afhankelijk van de temperatuur. Net als de meeste scheikundige processen verlopen ze sneller als de temperatuur toeneemt omdat bij een hogere temperatuur de moleculen sneller bewegen.
Een belangrijk verschil met eenvoudige scheikundige processen is dat levensprocessen geregeld worden door enzymen.
De gedeeltelijke afbraak van suiker door gistcellen wordt geregeld door enkele tientallen enzymen.
Gist is een eencellige schimmel.

Techniekkaart 2.6
Techniekkaart 2.7

Experimenteel onderzoek doen; techniekkaart 9.4
Maken van een hypothese: techniekkaart 9.11
Werkplan: techniekkaart 9.10

Dissimilatie - Assimilatie

12. Invloed van de kleur licht op de fotosynthese

Wat is de invloed van de kleur licht op de fotosynthese, bij welke kleur licht werkt de fotosynthese het beste?

Wit licht bestaat uit alle kleuren van de regenboog. Deze kleuren kunnen zichtbaar gemaakt worden met een prisma.
De kleur van het licht wordt bepaald door de lengte van de lichtgolven. Voor het zichtbare licht varieert deze golflengte van 400 nm (nanometer) tot 700 nm. 1 nm = 10^-9meter.
Licht van een zuivere kleur kan men krijgen met een prisma of met een goede kleurenfilter. Ledlampen leveren licht uit een klein golflengte gebied.
Let erop dat je alleen de kleur licht onderzoekt en de lichtintensiteit constant houdt.
De snelheid van de fotosynthese kan o.a. gemeten worden aan de hand van het aantal vrijkomende zuurstofbelletjes uit een waterplant.
Het aantal zuurstofbelletjes per minuut is dan een maat voor de snelheid van de fotosynthese.

Techniekkaart 2.3

Experimenteel onderzoek doen; techniekkaart 9.4
Maken van een hypothese: techniekkaart 9.11
Werkplan: techniekkaart 9.10

Dissimilatie - Assimilatie

13. Absorptiespectrum van bladgroen

Welke kleuren licht worden door bladgroen het beste geabsorbeerd?

Wit licht bestaat uit alle kleuren van de regenboog. Deze kleuren kunnen zichtbaar gemaakt worden met een prisma. De kleur van het licht wordt bepaald door de lengte van de lichtgolven. Voor het zichtbare licht varieert deze golflengte van 400 nm (nanometer) tot 700 nm. 1 nm = 10^-9meter.

Een stukje blad wordt fijn gestampt in een vijzel met klein beetje aceton (brandbaar!!!). De groene vloeistof eventueel filtreren. De absorptie bij verschillende golflengtes kan gemeten worden met de fotospectrometer.

Eventueel kunnen de verschillende bladkleurstoffen gescheiden worden met behulp van chromatografie (probleemkaart 4) en daarna ieder afzonderlijk worden onderzocht.

Techniekkaart 2.8
Techniekkaart 10.2
Techniekkaart 2.2
Techniekkaart 2.8

Experimenteel onderzoek doen; techniekkaart 9.4
Maken van een hypothese: techniekkaart 9.11
Werkplan: techniekkaart 9.10

Dissimilatie - Assimilatie

14. Invloed CO₂ op de fotosynthese

Wat is de invloed van de CO₂-concentratie op de snelheid van de fotosynthese?

De hoeveelheid CO₂ in water kan sterk verschillen. Gekookt water of water waarboven enige tijd de lucht weggezogen is met een waterstraalpomp bevat weinig CO₂.
De hoeveelheid CO₂ kan verhoogd worden door NaHCO₃ (of spawater) toe te voegen.
Gebruik een reeks oplossingen 0,1;0,5;1,0;2,0% NaHCO₃.
Je kunt ook Spa gebruiken (% CO₂ staat op etiket).

Techniekkaart 2.3
Techniekkaart 2.4
Techniekkaart 2.4.1
Techniekkaart 2.5
Techniekkaart 12.1 verdunningen
Techniekkaart 12.2 oplossingen (zie ook computerprogramma 'verdunningen')

Experimenteel onderzoek doen; techniekkaart 9.4
Maken van een hypothese: techniekkaart 9.11
Werkplan: techniekkaart 9.10

Dissimilatie - Assimilatie

15. Vergisting van verschillende soorten suikers

Kunnen gistcellen (bakkersgist) behalve glucose ook sacharose (=sucrose), maltose, lactose en zetmeel als brandstof gebruiken?

"Gewone" suiker is een disacharide. De officiële naam is sacharose. Sacharosemoleculen zijn opgebouwd uit een fructose- en een glucosemolecuul.
Een zetmeelmolecuul bestaat uit een groot aantal glucosemoleculen aan elkaar.

Gebruik gistingsbuisjes en 10% suikeroplossingen en 10% gistsuspensies.
(bijvoorbeeld 2g gist + 2g suiker + 16 g(mL) water.
Gebruik een 1% zetmeeloplossing.
Nauwkeuriger is het om opossingen te maken waarin evenveel moleculen opgelost zijn.

Gist is een eencellige schimmel.

Techniekkaart 2.6
Techniekkaart 12.3 (zie ook computerprogramma 'molariteit')

Experimenteel onderzoek doen; techniekkaart 9.4
Maken van een hypothese: techniekkaart 9.11
Werkplan: techniekkaart 9.10

Dissimilatie - Assimilatie

16. Invloed pH op gisting

Wat is de invloed van de zuurgraad (pH) op de omzetting van suiker door bakkersgist?

Levende wezens zijn gevoelig voor veranderingen in de zuurgraad omdat de enzymen die de levensprocessen regelen en veel bouwstoffen van cellen uit eiwitten bestaan. De vorm van een eiwitmolecuul wordt onder anderen bepaald door de pH.
Gebruik fosfaatbuffers of maak oplossingen met azijn voor een zuur en NaHCO₃ voor een
basisch milieu. Meet de pH met pH-papier of met een pH-meter.
Gist is een eencellige schimmel.

Techniekkaart 2.6
Techniekkaart 2.7
Techniekkaart 12.4 buffers

Experimenteel onderzoek doen; techniekkaart 9.4
Maken van een hypothese: techniekkaart 9.11
Werkplan: techniekkaart 9.10

Dissimilatie - Assimilatie

17. Invloed ethanol op gisting

Wat is de invloed van de ethanol concentratie op het gistingsproces?

Gist is een eencellige schimmel. Gistcellen produceren ethanol als afval. Bij het maken van wijn en bier kan het alcoholpercentage niet erg hoog worden omdat de gistcellen doodgaan door hun eigen afvalproduct.
Hogere percentages alcohol worden door destillatie verkregen.

Techniekkaart 2.6
Techniekkaart 2.7
Techniekkaart 12.1 verdunningsreeks (zie ook computerprogramma 'verdunningen')

Experimenteel onderzoek doen; techniekkaart 9.4
Maken van een hypothese: techniekkaart 9.11
Werkplan: techniekkaart 9.10

Dissimilatie - Assimilatie

18. Hittestress bij planten

Hoe hittegevoelig zijn de stoffen in een plant die bij lichtreactie en de donkerreactie van de fotosynthese betrokken zijn?

Bij plantensoorten hebben hoge temperaturen een remmende invloed op de intensiteit
van de assimilatie en dissimilatie. De tolerantie van verschillende soorten planten voor hogere temperaturen kan heel verschillend zijn.
De efficiëntie van de fotosynthese zal afnemen naarmate de temperatuur waaraan het blad is blootgesteld hoger is dan de optimumtemperatuur. Voor tuinders is dat belangrijke informatie.

Gebruik voor het onderzoek planten met stevige bladeren (zoals van een laurier) en stel deze gedurende een bepaalde tijd bloot aan verschillende temperaturen. Meet daarna bij een voor de planten normale temperatuur met de Fluorometer de efficiëntie van de fotosynthese.

Het is ook mogelijk om alleen de efficiëntie van de lichtreactie te meten. Door de resultaten van de metingen van de lichtreactie en van de gehele fotosynthese met elkaar te vergelijken, kunnen conclusies getrokken worden over een mogelijk verschil in hittegevoeligheid tussen lichtreactie en donkerreactie.

Techniekkaart 2.9.1, techniekkaart 2.9.2 en techniekkaart 10.6
Handleiding PAM fluorometer

Experimenteel onderzoek doen; techniekkaart 9.4
Maken van een hypothese: techniekkaart 9.11
Werkplan: techniekkaart 9.10

bron:
Kate Maxwell, & Giles N. Johnson (2000). Chlorophyll fluorescence - a practical guide. Journal of Experimental Botany, 51, nr. 345. Oxford University Press.

Dissimilatie - Assimilatie

19. Fotosynthese in algenballetjes

Wat is de invloed van de kleur licht op de fotosynthese, bij welke kleur licht werkt de fotosynthese het beste?
of:
Welk verband bestaat er tussen de lichtintensiteit en de snelheid van de fotosynthese?

Algen zijn eencellige planten. De algen kunnen gebruikt worden voor een onderzoek van de fotosynthese maar ze zijn erg klein en daardoor is het moeilijk om er rechtstreeks mee te werken. Voor de proeven worden daarom eerst algenballetjes gemaakt. De algen worden "ingepakt in een gel waardoor ze bij elkaar blijven en makkelijker te hanteren zijn.
Alle balletjes hebben ongeveer hetzelfde volume waardoor exacte metingen mogelijk zijn.

Bij de algenballetjes kan de snelheid van de fotosynthese bepaald worden met behulp van een waterstofcarbonaat-indicator. Deze is is oranje/rood van kleur wanneer de hoeveelheid CO₂ in evenwicht is met die van de atmosferische lucht.
Hij is geel wanneer meer kooldioxide wordt toegevoegd. De kleur verandert van rood tot een diep paarse kleur als kooldioxide wordt verwijderd. Die kleurverandering kan gemeten worden met een colorimeter. Er moet gewerkt worden met een filter van 550nm.

Techniekkaart 2.10
Techniekkaart 5.2

Experimenteel onderzoek doen; techniekkaart 9.4
Maken van een hypothese: techniekkaart 9.11
Werkplan: techniekkaart 9.10